B淋巴細胞瘤-2相關永生基因3與擴張型心肌病

沈麗娟 陸曙 陳家豪 張卓珺 常盛

擴張型心肌?。―CM）是心力衰竭（HF）和心源性猝死的重要病因，也是心臟移植的主要原因之一[1-2]。我國DCM 發病率為19/10 萬，病死率達42.24%[1-3]。DCM 的藥物治療均以改善HF 癥狀為主，尚無針對與遺傳相關的精準治療。

根據臨床癥狀和遺傳學證據，DCM 可分為家族性和非家族性。家族性DCM 約占所有DCM 病例的30%～50%，呈常染色體顯性遺傳模式，超過50%的DCM 患者至少有1 個基因突變[4-5]。B 淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）相關永生基因3（BAG3）是BAG 家族重要成員，心肌細胞BAG3基因突變會影響肌原纖維結構，與DCM 發生相關[6]。

1 BAG3的結構

BAG3 是1 種由PXXP、BAG 和WW 3 個結構域組成的多功能蛋白，在心臟、骨骼肌、中樞神經系統和腫瘤中高表達，其功能與結構域密切相關[7]。PXXP 結構域是經典的蛋白質相互作用模體，通過與含SH3 等結構域的蛋白質相互作用，介導細胞信號轉導、蛋白細胞內定位與隔離等多個生物學過程；此外，該結構域還能調控選擇性自噬，調節腫瘤細胞運動、遷移及侵襲[8]。BAG 結構域位于BAG3 的C 末端，可結合分子伴侶熱休克蛋白（HSP）70 的ATP 酶位點[9]。HSP70-BAG3 復合物可通過調節核因子-κB、叉頭盒蛋白M1、翻譯調節蛋白HuR 與存活蛋白的活性來調節腫瘤細胞的信號[10]。此外，BAG 結構域還能通過結合Bcl-2基因啟動抑制細胞凋亡的經典信號通路[11]。WW結構域位于BAG3 的N 末端，是誘導膠質瘤細胞自噬所必需的結構，WW 結構域可能與富含脯氨酸的重復序列相互作用[12]。

2 BAG3的生物學功能

BAG3 參與調節如細胞生長、細胞凋亡和細胞免疫等，在多種疾病的發生和進展中起重要作用。在心臟，BAG3 可抑制細胞凋亡、促進自噬，以及調節心肌細胞的收縮和Ca2+平衡[13]。

2.1 抗凋亡

BAG3 抑制細胞凋亡的經典途徑是通過與Bcl-2 蛋白結合，抑制心臟和某些腫瘤中的細胞凋亡[14]。Bcl-2 是Bcl-2 家族成員之一，目前已知編碼Bcl-2 家族的共有25 個基因，包括Bax、Bal-2、Bok、Mcl-1等。非BAG3 介導的經典途徑也可能發揮抗凋亡的作用。造血系統中編碼Bcl-2 家族的Bcl-XL和Bax基因具有相似的結構，可在線粒體外膜中形成離子通道，發揮抑制細胞凋亡的作用[15-17]。

2.2 調節自噬

細胞自噬通常有3 種形式：微自噬、伴侶輔助的自噬（CMA）和巨自噬。BAG3 通過結合HSP70 和HSPB8 組成復合物，在自噬中發揮著核心作用。BAG3 能刺激自噬，HSPB8 則識別錯誤折疊的蛋白質；錯誤折疊的蛋白質通過胞質伴侶的作用展開，轉運穿過溶酶體膜后被消化[18]。在感染等應激狀態下，BAG3 對心肌、骨骼肌和神經元等具有保護作用[19]。CMA 需通過溶酶體相關膜蛋白2A、HSPA8 和HSP90 發揮作用。在線粒體自噬中，BAG3 和Parkin 被招募到去極化的線粒體中促進線粒體自噬；抑制BAG3會導致受損的線粒體增多，線粒體膜蛋白TOM20 表達水平降低，使線粒體功能減退，自噬通量減少，無法產生足夠的ATP，無限制釋放活性氧物質，從而引起細胞凋亡增加[20-21]。

3 BAG3與DCM的關系

3.1 遺傳病因

Ellinor 等[22]的全基因組關聯研究確定了染色體10q25-26 上與DCM、彌漫性心肌纖維化和猝死相關的新基因座。BAG3基因座位于10號染色體上，其基因編碼的蛋白位于肌節Z 盤上。BAG3基因突變主要引起DCM，如BAG3的p.H243Tfr*64[23]、p.Ser249stop[24]、p.Arg309stop[25]和Arg218Trp[26]等 突變。通過檢索ClinVar 數據庫（2023 年10 月30 日訪問），可檢索出975 個與DCM 相關的遺傳變異。

3.2 臨床特點及預后

40 歲以上的BAG3突變DCM 攜帶者具有更高的外顯率和進行性HF 的風險。歐洲1 項納入129 例BAG3突變人群[62%為男性,（35.1±15.0）歲]的長期多中心隊列研究發現：在首次評估時，57.4%患有DCM；中位隨訪38 個月后進行第二次評估，68.4%患有DCM，26.1%由最初的表型陰性進展為DCM；在第96 個月的最后一次評估中，40 歲以上個體的疾病外顯率為80%，且男性有較早發生DCM 的趨勢。該研究還發現，男性、左室射血分數降低和左室舒張末期直徑增大與BAG3突變患者的不良結局相關；BAG3突變DCM 患者對治療的反應可能不如其他遺傳方式的DCM 患者顯著[26]。由此可見，大多數BAG3突變DCM 患者以早發性為特征，進展為終末期HF 的風險更高，男性預后更差。

3.3 病理生理機制

3.3.1 動物實驗 Basheer 等[27]利用轉基因技術敲入人類突變型BAG3E455K基因，破壞了BAG3和HSP70 之間的相互作用，導致DCM。研究表明，在BAG3敲除小鼠和E455K敲入小鼠中，小熱休克蛋白水平降低，而維持心臟穩態的蛋白質的子集升高[11]。心臟特異性敲除1 個BAG3的等位基因可導致左室功能顯著下降，這與小熱休克蛋白的減少有關[28]。其他使用類似心臟限制性敲除模型的研究發現，左室功能的下降與自噬和自噬通量的減少及心肌細胞凋亡的增多有關[29]。Hong 等[30]研究發現，結扎升主動脈的小鼠出現心臟擴張和左室功能障礙，而敲除肌肉LIM 蛋白的小鼠BAG3蛋白水平降低50%，這與人類心臟的研究一致。因此，BAG3 蛋白水平降低似乎是心臟對壓力的普遍反應。

3.3.2 體外實驗 目前對于心臟BAG3 蛋白的基本生物學特點仍未明確，其可能在心肌細胞結構和興奮-收縮耦聯裝置中起作用。成人心肌細胞中，橫小管是富含心肌橋聯因子1 調節信號微結構域的肌膜皺襞，包含興奮-收縮耦聯的功能單元[13]。BAG3 與橫小管處的β1-腎上腺素能受體和CaV1.2 通道共定位，調節鈣電流幅度和心肌收縮力[7]。BAG3 還可與肌動蛋白帽蛋白CapZb1 結合，后者與HSP70 一起維持肌動蛋白網絡的穩定性及BAG3 在Z 盤上的正確錨定[25,27]。因此，BAG3基因突變可導致Z 盤組裝缺陷和細胞凋亡的易感性增加，參與DCM 的發生[25]。

BAG3 可在心肌細胞的應激反應中發揮作用。在機械或代謝的不良刺激下，心肌細胞啟動針對應激反應的信號網絡，心肌細胞中應激反應功能缺陷可導致適應失敗。當心肌細胞受到蛋白質毒性應激時，BAG3 可作為調節HSP70 和HSPB 蛋白家族成員活性的伴侶分子，清除錯誤折疊的蛋白質并確保心肌肌節的穩定性[7]。BAG3 的細胞骨架和運輸功能可模擬其他應激反應運輸蛋白（如縫隙連接蛋白α1 截短單體-20k），參與肌動蛋白細胞骨架形成和代謝調節[31]。Yang 等[32]開發了新型高選擇性的組蛋白去乙?；?（HDAC6）抑制劑TYA-018，選擇性抑制HDAC6，可減少BAG3敲除小鼠N 末端腦鈉肽前體的表達和肌節損傷。

4 小結

BAG3 生物學功能廣泛，可抑制細胞凋亡、促進自噬。開發特異性的BAG3 激動劑，可為骨骼肌、心肌、神經系統等相關疾病的治療提供新途徑，尤其對于有BAG3突變的DCM 患者，但BAG3 的過度激動可能導致腫瘤的發生，未來進行BAG3 相關研究時需重視該風險。